Основное достоинство паровоза с конденсационной установкой—осуществление замкнутого цикла воды. Отработавший пар отводится на тендер, где охлаждается и конденсируется (сжижается) в дистиллированную воду, поступающую затем снова в котел.
Наличие замкнутого цикла воды позволяет в десять и более раз увеличить пробег паровоза между пунктами набора воды. Наличие потерь воды отрицательно сказывается на величине пробегов паровоза с конденсацией пара. Если потеря воды при продувке цилиндров машины паровоза является неизбежной, то другие потери воды—на утечки через неплотности труб, сферических соединений гибких паровых и водяных труб, через сальники машины паровоза и насосов (тормозного, питательных)— должны быть сведены к минимуму—хорошим уходом за ними, тщательным и высококачественным ремонтом.
Уже первые паровозы «СО» с конденсаторами дают пробеги между пунктами набора воды до 900—1000 км. Если сопоставить даже эти цифры, могущие в дальнейшем безусловно быть повышенными, с величиной пробега обычных паровозов (90— 130 км), будет видно огромное значение конденсации пара.
Во-первых, резко сокращаются стоянки под набором воды и значительно увеличивается в связи с этим коммерческая скорость движения, улучшающая использование паровоза и вагонов, ускоряющая грузооборот, повышающая пропускную способность участка. При данном же грузообороте уменьшается число действующих паровозов с соответственным уменьшением расходов топлива (как из-за сокращения числа паровозов, так и из-за сокращения простоев) и расходы на содержание бригад. Оставляя же прежнее количество паровозов, мы тем самым высвобождаем значительные рессурсы для дальнейшего увеличения объема работы ж.-д. транспорта, облегчая тем самым дальнейший подъем народного хозяйства страны.
Во-вторых, резко увеличивая пробеги между пунктами набора воды, мы можем в несколько раз сократить число пунктов водоснабжения на данной дороге, оставляя при этом лишь пункты с хорошей (мягкой) водой. Экономия на содержании водокачек, их силовых установок—налицо. При постройке новых дорог в несколько раз сокращаются огромные капитальные затраты на сооружение пунктов водоснабжения, водонапорных башен, силовых и насосных установок, разводящей сети, колонок и т. д. Особенно большое значение эта экономия приобретает в безводных местностях.
В-третьих, при оценке больших пробегов между пунктами набора воды нужно иметь в виду и то, что паровоз с конденсацией пара становится еще более независимым от станционных сооружений.
Изложенными огромными достоинствами паровозов с конденсацией пара дело далеко не исчерпывается.
Наличие замкнутого цикла воды дает еще целый ряд огромных выгод.
Во-первых, питая котел дистиллированной водой, не содержащей в себе накипеобразующих примесей, мы значительно можем поднять междупромывочные пробеги паровоза. Если в настоящее время обычно между промывочные пробеги по сети, не говоря о рекордных, не превышают 10—15 тыс. км, то паровозы с конденсацией пара, как правило, могут давать междупромывочные пробеги в 50—70 тыс. км, при чем сама величина пробега практически ограничивается частично попадающим в котел маслом, содержащимся в отработавшем пара. Наличие в котле масла, как известно, ухудшает парообразование (масло нетеплопроводно), ведет к появлению течи связей из-за увеличенных деформаций топки и т. д. Для отделения масла, как будет указано в дальнейшем, применяются маслоотделители.
Большие пробеги паровозов между промывками позволят в дальнейшем приурочить промывки к подъемочному ремонту паровозов; тем самым еще более увеличится эффективность работы паровоза.
Во-вторых, питая котел дистиллированной водой, мы улучшаем условия работы стенок топки и труб. Улучшается парообразование из-за увеличения коэфициента теплопередачи, достигается лучшее использование тепла газов сгорания, понижение температуры уходящих газов и в результате—увеличение мощности и к. п. д. котла, увеличение технических скоростей движеня. Отсутствие накипи на стенках, обеспечивая лучшее охлаждение стенок топки и труб водой, обусловливает понижение их температуры. Это увеличивает срок службы стенок, делает редкими случаи течи связей, и все вместе взятое значительно уменьшает котельный ремонт с его расходами на материалы и рабочую силу, простоями паровоза и т. д.
Отсутствие в конденсате разъедающих стенки котла солей со своей стороны увеличивает срок службы частей котла. Даже запасы на износ стенок котла могуг быть резко уменьшены—до 0,00—0,05 мм. Последнее мероприятие облегчит вес котла, т. е. позволит "вписать" в вес паровоза котел с несколько большей поверхностью нагрева. Это соответственно увеличит и котловую мощность паровоза, что очень важно для увеличения скоростей движения и увеличения силы тяги.
В-третьих, дистиллированная вода в значительно меньшей степени «вскипает» при большом парообразовании. Это уменьшает влажность пара, повышает перегрев, позволяет значительно меньше опасаться высокого уровня воды, вызывающего бросание ее.
В-четвертых, конденсационная установка позволяет питать котел подогретой до 85—95° водой, что также улучшает условии работы котла.
Наконец, в-пятых, отсутствие накипеобразуюших веществ в сыром паре, поступающем в пароперегреватель и содержащем в себе частицы воды, даст надежную работу элементов, не вызывая их закипания,—этого бича современных паровозов, в особенности работающих на жесткой воде. Напомним, что за последние годы пришлось отказаться от лучших по своей тепловой работе перегревателей Чусова и вернуться к менее эффективным (по температуре перегрена) перегревателям Шмидта. У обычных паровозов элементы Чусова (трубки 18/24) быстро закипают, перекаливаются и горят. То, что мы выигрываем на перегреве, проигрываем на ухудшении эксплуатационных показателей работы (простои, ремонт, стоимость запасных элементов и т. д.). У паровозов с конденсацией положение иное, и дающие большой перегрев элементы Чусова снова должны будут получить распрастранение. Больший перегрев даст дальнейшее увеличение мощности паровоза, поднимет его экономичность.
Мы рассмотрели многочисленные преимущества применения конденсации отработавшего пара только с двух точек зрения—увеличения пробегов между пунктами набора воды и питания котла дистиллированной водой.
Имеется еще одна сторона дела, значительно улучшающая работу конденсаторного паровоза: взамен конусной установки применяется во всех отношениях более рациональный прибор для создания искусственной тяги газов сгорания. Мы говорим о турбо-вентиляторной дымососной установке, вкратце нами уже рассмотренной. Напомним, что наличие турбо-вентилятора дает вполне равномерную тягу газов сгорания. Пульсации разрежения, весьма значительные при работе конуса, отсутствуют вовсе, унос топлива (и провал в зольник) во много раз меньше, мощность и к. п. д. котла еще более возрастают. Имея перепускной клапан-байпасс, пускающий часть пара помимо турбины, машинист в любой момент может иметь любое разрежение в дымовой коробке и регулировать парообразование по своему усмотрению в самых широких пределах. Имея под рукой вентиль для подвода к дымососной турбине свежего пара, машинист и при движении с закрытым регулятором и на стоянке может иметь любое парообразование. «Маневренность» котла резко возрастает; поднятие давления пара (при растопке) производится быстро, простои еше более сокращаются.
Нужно отметить что для приведения в движение дополнительных устройств (две турбины) отработавший в машине пар должен иметь несколько повышенное давление (при больших форсировках оно доходит до 1,6 атм. изб.) по сравнению с обычным выхлопным давлением при конусной установке. Но это увеличение противодавления в цилиндрах с избытком компенсируется рассмотренным значительным улучшением работы котла и увеличением его мощности; огромные эксплуатационные преимущества конденсаторного паровоза целиком сохраняются.